氣體滲氮是把不銹鋼零件放在含氮的氣體介質中,加熱到520~560℃進行滲氮處理。在滲氮處理時,部分氨分解成活性氮原子和氫,分解反應如下:2NH3=2[N]+3H2(吸熱反應)活性[N]原子只有一小部分被鋼吸收,大部分都互相結合成N2,與H2一起排出爐外。向滲氮爐中供給的NH3氣流量越大,則NH3的分解率越小;反之分解率越大。通過調節NH3的流量便可控制NH3的分解率,這在滲氮過程中非常重要。



1. 不銹鋼鈍化膜的去除 


   不銹鋼中含有大量合金元素,如鉻、鎳、鉬、鎢等,這些元素與空氣中的氧接觸,在工件表面形成一層極薄而致密的氧化膜,即鈍化(hua)膜。這層鈍化膜在滲氮時不易破壞,從而阻礙了氮原子的滲入。


   為使滲氮過程順利進行,必須消除妨礙不銹鋼滲氮的氧化膜(即鈍化膜,如Cr2O3之類的氧化物),所以不銹鋼零件在裝爐前應進行噴砂和嚴格的脫脂清洗,并在適當濃度的(質量15%HCI溶液)鹽酸溶液中侵蝕進行活化處理,活化處理后應盡快裝爐滲氮。馬弗罐內應事先加入氯化銨催滲,加入量按100~150g/㎡計算為宜,注意排氣管被氯化銨結晶堵塞,及時用鐵絲疏通,排氣時全開排氣孔和掛試棒孔,使氯化銨白煙排出爐外。氯化銨的催滲原理是:氯化銨在加熱到300℃以


  上時發生分解,并與鋼表(biao)面的鈍化膜發生作用:


式 1.jpg


   氯化銨與鈍化膜作用的結果,鈍化膜受到破壞,從而使滲氮正常進行。



2. 滲氮介質及(ji)設(she)備 


   滲(shen)氮用氨(an)(an)氣采(cai)用工業合成液氨(an)(an),滲(shen)氮可(ke)在(zai)井式氣體滲(shen)氮爐(lu)中進(jin)行,也可(ke)在(zai)氣體滲(shen)碳(tan)爐(lu)中進(jin)行。氨(an)(an)氣由液氨(an)(an)瓶經過流(liu)量劑、干燥箱進(jin)入滲(shen)氮罐,爐(lu)罐要求密封,罐內(nei)溫度及(ji)氣流(liu)應(ying)盡(jin)可(ke)能均(jun)勻。


   用(yong)氨(an)氣分(fen)解率測定(ding)計測量氮(dan)和氫的(de)體積與廢氣總體積之比,用(yong)以表示氨(an)分(fen)解的(de)程度(du)。



3. 不銹鋼零件滲氮工藝規范 


   滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)溫(wen)度一般在500~580℃。不(bu)銹鋼(gang)滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)時,由于鋼(gang)中的合金元素含量較(jiao)高,使氮(dan)(dan)原子在鋼(gang)中擴散(san)困難,因此滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)處理的時間都比較(jiao)長。而且當滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)層(ceng)達到一定(ding)厚度時,再(zai)延長滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)時間,滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)層(ceng)厚度無明(ming)顯增加(jia),所以不(bu)銹鋼(gang)的滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)層(ceng)一般很薄(bo)。


   滲(shen)(shen)氮(dan)速度(du)(du)隨滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)提(ti)高(gao)(gao)(gao)而增加,但(dan)不像結構(gou)鋼(gang)那樣增加得比(bi)較大,并且(qie)提(ti)高(gao)(gao)(gao)滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)還將引起滲(shen)(shen)氮(dan)層硬度(du)(du)的(de)顯(xian)著(zhu)下(xia)降。因(yin)此(ci)不銹鋼(gang)的(de)滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)一般不能太(tai)高(gao)(gao)(gao)。除在高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)下(xia)工作的(de)零(ling)件(jian)應采用較高(gao)(gao)(gao)的(de)滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)外,對(dui)于(yu)以提(ti)高(gao)(gao)(gao)耐(nai)磨性為主的(de)不銹鋼(gang)零(ling)件(jian),其滲(shen)(shen)氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)都比(bi)較低。


   常用的不銹(xiu)鋼零件(jian)的滲氮工藝規(gui)范見表3-17。



   從生產實踐中不(bu)難看出,溫(wen)度(du)(du)(du)對滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)表面硬度(du)(du)(du)及(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)(shen)的(de)(de)影(ying)響顯著(zhu)。溫(wen)度(du)(du)(du)越(yue)低,滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)表面硬度(du)(du)(du)越(yue)高,滲(shen)(shen)(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)越(yue)淺,變形(xing)量越(yue)小;反之,滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)表面硬度(du)(du)(du)降低,層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)(shen)增加,變形(xing)量增大。同時,滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)后的(de)(de)硬度(du)(du)(du)不(bu)僅取(qu)決于(yu)溫(wen)度(du)(du)(du),還與氨的(de)(de)分解率(lv)有關。滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)時間取(qu)決于(yu)所要求的(de)(de)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)深(shen)(shen)度(du)(du)(du)及(ji)(ji)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)溫(wen)度(du)(du)(du)。由(you)于(yu)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)是在較(jiao)低的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)下進行的(de)(de),所以滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)速率(lv)甚低。與滲(shen)(shen)(shen)(shen)碳(tan)相(xiang)比,滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)(shen)度(du)(du)(du)比滲(shen)(shen)(shen)(shen)碳(tan)層(ceng)(ceng)(ceng)淺,過深(shen)(shen)的(de)(de)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)則需要更(geng)長時間的(de)(de)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)。



4. 不銹鋼零件滲氮后的檢查 


   不銹鋼滲氮零件的質量檢查,一般包括外觀、金相組織、滲層深度(du)、表面硬(ying)度(du)、脆性及(ji)變(bian)形等。






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